專利名稱：密閉方形電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配備有電池內(nèi)壓在異常上升時開裂的開裂彎片(bent)的密閉方形電池。
背景技術(shù)：
上述密閉方形電池，如果施加載過大的電負荷或過度的熱負荷，電池內(nèi)部就會發(fā)生短路而產(chǎn)生氣體，電池內(nèi)壓異常上升。在電池充電過量的情況下，由于電解液的分解，電池內(nèi)部也會產(chǎn)生氣體，電池內(nèi)壓異常上升。如果電池不能承受內(nèi)壓的異常上升而破裂，其內(nèi)部物質(zhì)就會飛濺出來。因此，在電池內(nèi)配備對電池破裂防患于于未然的開裂彎片，以便達到預(yù)定內(nèi)壓以上時就產(chǎn)生開裂以釋放電池內(nèi)壓。
對于這種開裂彎片的現(xiàn)有技術(shù)，在專利文獻1-日本特開平11-273640號公報(圖1-2)和專利文獻2-日本特開2001-23596號公報(圖1)中有所記載。其中記載著，在用于封閉電池殼體開口上面的蓋子上設(shè)置環(huán)形槽，當(dāng)電池內(nèi)壓達到預(yù)定值以上時，上述環(huán)形槽的底壁開裂，釋放電池內(nèi)壓。
上述開裂彎片的環(huán)形槽，如專利文獻1及2所示，由于是用沖壓加工形成于蓋子上的，所以在電池批量生產(chǎn)中，難于使各電池的環(huán)形槽的底壁的壁厚達到一定。因而，各電池開裂彎片的工作壓力參差不齊，存在開裂彎片可靠性低下的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種密閉方形電池，在批量生產(chǎn)中即使各電池開裂彎片的環(huán)形槽底壁的壁厚有偏差，開裂彎片的工作壓力也穩(wěn)定。
本發(fā)明的密閉方形電池，如圖4所示，包含有用于封閉電池殼體1的開口上面的左右橫向較長的蓋3和配置在蓋3上、電池內(nèi)壓異常上升時開裂的開裂彎片16。
對于這種密閉方形電池而言，本發(fā)明的開裂彎片16，如圖1所示，在蓋3的外面?zhèn)?，即在靠近偏左右方向的任意一端具有做成凹狀的環(huán)形槽19。環(huán)形槽19做成由前后左右的槽部20、21、22及23構(gòu)成的環(huán)狀；位于蓋3左右方向中央側(cè)的中央側(cè)槽部23，在俯視圖中做成向蓋3中央側(cè)突出地彎曲的圓弧狀。環(huán)形槽19的位于中央側(cè)槽部23相反一側(cè)的端側(cè)槽部22做成向前后方向延伸的直線狀，同時端側(cè)槽部22的底壁壁厚的尺寸設(shè)定為比其它的槽部20、21及23的底壁厚。
具體如圖2所示，在蓋3的內(nèi)面?zhèn)刃纬砂枷莸陌疾?7；環(huán)形槽19如圖1所示，配置在該凹部17的形成范圍內(nèi)。
而且，環(huán)形槽19的前后的槽部20、21形成向左右方向平行延伸的直線狀。
如果電池內(nèi)壓異常上升，電池就膨脹變形。就實施例具體觀察其變化時，如圖5所示，電池殼體1的前后壁中央部分向前后方向膨脹。與之相應(yīng)，蓋3的中央部分向電池內(nèi)部彎曲，左右方向的兩端部變形為向上翹曲的形狀。
環(huán)形槽19的端側(cè)槽部22只要將其底壁的壁厚加厚就難以變形。因而，當(dāng)因上述電池的膨脹而對蓋3施加前后方向的拉力時，由于其拉力和電池內(nèi)壓的作用，舌片部25把底壁的壁厚較薄的前后槽部20、21和中央側(cè)槽部23的底壁可靠地撕裂。由此，開裂彎片16大大地張開，電池內(nèi)壓被迅速釋放。
例如，在端側(cè)槽部22的底壁壁厚很薄的情況下，電池內(nèi)壓異常上升時，蓋3在壁厚薄的端側(cè)槽部22的部分大幅度地彎曲，與之相應(yīng)，舌片部25處的蓋3端部側(cè)被壓入電池內(nèi)部。因此，電池內(nèi)壓難以引起舌片部25向電池外側(cè)變形，開裂彎片16則難于開裂。
即，若采用本發(fā)明的開裂彎片16，如前所述，只有端側(cè)槽部22的底壁壁厚較厚的部分難以變形，在電池內(nèi)壓異常上升時，開裂彎片16就能有效可靠地動作。因而，環(huán)形槽19的底壁壁厚即使因制造誤差而有偏差，也能得到穩(wěn)定的工作壓力。另外，電池內(nèi)壓異常上升時的電池內(nèi)壓即使不太高，也能使開裂彎片16有效開裂。由于端側(cè)槽部22做成向前后方向延伸的直線狀，所以從這點也可以得到高的開裂性。
環(huán)形槽19設(shè)置在凹部17的形成范圍內(nèi)時，可以容易且有效地對壁厚薄的環(huán)形槽19的底壁進行沖壓加工。這樣也可以減小環(huán)形槽19的底壁壁厚的偏差，能得到更穩(wěn)定的開裂彎片16的工作壓力。
把環(huán)形槽19的前后槽部20、21做成沿左右方向平行延伸的直線狀時，能很容易地字舌片部25把前后槽部20、21的底壁撕裂。


圖1是實施例1密閉方形電池的蓋的平面2是圖1的A-A剖面3是開裂彎片的立體4是電池的縱剖主視5是說明電池的膨脹狀態(tài)的立體6是比較例1的電池蓋的平面7是比較例3的電池蓋的平面圖符號說明1電池殼體，3蓋，16開裂彎片，17凹部，19環(huán)形槽，20前槽部，21后槽部，22端側(cè)槽部，23中央側(cè)槽部具體實施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。
實施例1圖1至圖4表示作為本發(fā)明的密閉方形電池的鋰離子二次電池的實施例1，如圖4所示，其配備有在上面具有左右橫向較長的開口的有底方形的電池殼體1，容納在電池殼體1內(nèi)的電極體2及非水電解液，封閉電池殼體1開口上面的左右橫向較長的蓋3，配置在蓋3內(nèi)側(cè)的塑料制絕緣體5等。電池殼體1是把由鋁或鋁合金構(gòu)成的板材進行深拉深加工而做成上下縱向較長的薄型件，其左右寬度尺寸為34mm，上下高度尺寸為50mm，前后厚度尺寸為3.8mm。
電極體2把由聚乙烯微多孔膜構(gòu)成的隔離膜置于片狀的正極和負極之間卷繞成螺旋狀。從正極的電極向上引出由鋁或鋁合金構(gòu)成的薄板狀的正極集電引線6。從負極的電極向上引出由鎳和銅或這些材料的復(fù)合體構(gòu)成的薄板狀的負極集電引線7。
蓋3是把鋁合金等板材沖壓成形而成，蓋3的外周邊用激光縫焊焊接在電池殼體1的開口周邊上。負極端子11通過上側(cè)的絕緣墊片9及下側(cè)的絕緣板10呈貫通狀地安裝在蓋3中央。在靠近蓋3左右方向的右端，形成上下貫通狀的用于把電解液注入電池殼體1內(nèi)的圓形注液孔12。注液孔12在電解液注入后，用栓13塞住封口。
在負極端子11下端，在蓋3內(nèi)側(cè)連接著由左右橫向較長的薄板構(gòu)成的導(dǎo)電片15。導(dǎo)電片15延伸到上述注液孔12的相反一側(cè)，用下側(cè)絕緣板10與蓋3絕緣。用激光焊將負極集電引線7焊接在該導(dǎo)電片15的下面。正極集電引線6用激光焊焊接在蓋3內(nèi)側(cè)的絕緣板10和注液孔12之間的空間內(nèi)。這樣，正極集電引線6就與蓋3及電池殼體1導(dǎo)通，蓋3及電池殼體1帶有正極電位。
在電池組裝時，如上所述，在蓋3上安裝負極端子11、上下絕緣墊片9和10及導(dǎo)電片15，再把電極體2收放在電池殼體1內(nèi)以后，分別按上述要領(lǐng)把負極集電因線7焊接在導(dǎo)電片15上，將正極集電引線6焊接在蓋3上。其后，把蓋3用激光縫焊焊接在電池殼體1的開口周邊以后，通過把電解液注入注液孔12，把注液孔12密封，就做成了本發(fā)明的電池。
在靠近蓋3左右方向的一端(靠近圖的左端)，形成了電池內(nèi)壓異常上升時開裂的開裂彎片16。開裂彎片16如圖1至圖3所示，由在蓋3內(nèi)側(cè)做成凹陷狀的凹部17和在凹部17形成的范圍內(nèi)在蓋3外面?zhèn)茸龀砂枷轄畹淖笥覚M向較長的長方形的環(huán)形槽19構(gòu)成。凹部17在俯視圖中具有左右橫向較長的長方形的輪廓。
環(huán)形槽19做成由前后槽部20、21及左右槽部22、23構(gòu)成的環(huán)狀，并沿凹部17的外周側(cè)面配置。位于蓋3左右方向的中央側(cè)的右側(cè)的中央側(cè)槽部23做成在俯視圖中向蓋3中央側(cè)突出地彎曲的圓弧狀。左側(cè)的端側(cè)槽部22做成向前后方向延伸的直線狀。
前后槽部20和21做成分別在左右方向延伸的平行的直線狀。由環(huán)形槽19包圍的部分形成左右橫向較長的舌片部25。各槽部20、21、22和23的槽寬尺寸分別設(shè)定為相同尺寸。凹部17和環(huán)形槽19通過沖壓加工形成。
圖2中的環(huán)形槽19中，端側(cè)槽部22的上下深度比其它的槽部20、21及23的上下深度淺。因此，端側(cè)槽部22的底壁壁厚比其它的槽部20、21及23的底壁壁厚厚。即，前槽部20、后槽部21及中央側(cè)槽部23的各底壁壁厚尺寸T1分別為0.028mm，端側(cè)槽部22的底壁壁厚尺寸T2為0.15mm。蓋3的左右寬度尺寸為33mm，前后寬度尺寸為3mm，上下厚度尺寸為0.8mm。為使開裂后端側(cè)槽部22的底壁容易彎折，端側(cè)槽部22的前后兩端部預(yù)先將各自的壁厚做得較薄。
開裂彎片16配置在電池內(nèi)壓異常上升、電池發(fā)生膨脹變形時蓋3發(fā)生彎曲之處。即，把從開裂彎片16左右方向的中央到蓋3左端的長度尺寸L1大致設(shè)定為6.8mm。開裂彎片16的左右寬度尺寸設(shè)為5mm，前后寬度尺寸設(shè)為2mm。
從開裂彎片16左右方向的中央到蓋3左端的長度尺寸L1與蓋3的左右寬度尺寸L2的比率(L1/L2)最好在0.1～0.25范圍內(nèi)，實施例1中大致設(shè)定為0.2。如果上述比率小于0.1，開裂彎片16就過于靠近蓋3的左端，電池內(nèi)壓上升時，開裂彎片16被壓縮到左右方向而難以開裂。如果上述比率大于0.25，開裂彎片16就過于靠近電池的中央側(cè)，導(dǎo)電片15與開裂彎片16的下面重疊，有可能妨礙氣體從電池內(nèi)部噴出而導(dǎo)致電池破裂。
如果因電池內(nèi)壓異常上升電池產(chǎn)生膨脹變形，如圖5所示，電池殼體1的前后壁的中央部分向前后方向膨脹，與之相應(yīng)，蓋3的中央部分向電池內(nèi)部彎曲，蓋3將變形為左右方向的兩端部向上翹曲的形狀。只把環(huán)形槽19的端側(cè)槽部22的底壁壁厚尺寸T2加厚則難以變形，通過伴隨著上述電池的膨脹而作用在蓋3前后方向上的拉力和電池內(nèi)壓，前后槽部20、21和中央槽部23的底壁會被撕裂。
于是，電池內(nèi)部的氣體便從槽部20、21及23的底壁的裂縫噴出，被這些氣體噴出的擠壓，舌片部25向上側(cè)擺動，槽部20、21及23的底壁完全被撕裂。由此，開裂彎片16大大地張開，電池內(nèi)壓迅速釋放。開裂后，端側(cè)槽部22的底壁殘留有未撕裂部分，舌片部25與蓋3仍相連。
實施例2在實施例2中，把開裂彎片16的端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1分別設(shè)定為0.031mm。由于其它各點與實施例1相同而省略說明。
實施例3在實施例3中，把電池的前后厚度尺寸增大設(shè)定為4.0mm，與此對應(yīng)，將開裂彎片16的前后寬度尺寸也增大設(shè)定為2.5mm。端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1分別設(shè)定為0.035mm。其它各點與實施例1相同。
實施例4在實施例4中，與實施例3相同，把電池的前后厚度尺寸增大設(shè)定為4.0mm，將開裂彎片16的前后寬度尺寸設(shè)定為2.5mm。端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1分別設(shè)定為0.038mm。其它各點與實施例1相同。
實施例5在實施例5中，電池的左右寬度尺寸為30mm，上下高度尺寸為48mm，前后厚度尺寸為4.0mm，與此對應(yīng)，把開裂彎片16的前后寬度尺寸增大設(shè)定為2.5mm。端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1分別設(shè)定為0.035mm。其它各點與實施例1相同。
實施例6在實施例6中，與實施例5相同，電池的左右寬度尺寸為30mm，上下高度尺寸為48mm，前后厚度尺寸為4.0mm，開裂彎片16的前后寬度尺寸設(shè)定為2.5mm。端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1分別設(shè)定為0.038mm。其它各點與實施例1相同。
比較例1在比較例1中，如圖6所示，相對于實施例1，開裂彎片16的方向做成左右反相反。即，在比較例1中，左側(cè)的端側(cè)槽部22做成圓弧狀，右側(cè)的中央側(cè)槽部23做成向前后方向的直線狀，同時將中央側(cè)槽部23的底壁壁厚尺寸設(shè)定為0.15mm。中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.028mm。其它各點與實施例1相同。
比較例2在比較例2中，中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.031mm。其它各點與比較例1相同。
比較例3在比較例3中，如圖7所示，把開裂彎片16的左右的槽部22、23分別做成圓弧狀，同時把前后左右的槽部20、21、22及23的各底壁壁厚尺寸全部設(shè)定為0.028mm。其它各點與實施例1相同。
比較例4在比較例4中，與比較例1相同，把開裂彎片16的方向做成左右相反。而且，與實施例3相同，將電池的前后厚度尺寸設(shè)定為4.0mm，將開裂彎片16的前后寬度尺寸設(shè)定為2.5mm。中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.035mm。其它各點與實施例1相同。
比較例5在比較例5中，中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.038mm。其它各點與比較例4相同。
比較例6在比較例6中，與比較例3相同，把左右的槽部22、23分別做成圓弧狀。電池的前后厚度尺寸與比較例4相同，尺寸設(shè)定為4.0mm。而且，前后左右的槽部20、21、22及23的各底壁壁厚尺寸全部設(shè)定為0.035mm。其它各點與實施例1相同。
比較例7在比較例7中，與實施例5相同，電池的左右寬度尺寸設(shè)定為30mm，上下高度尺寸設(shè)定為48mm，前后厚度尺寸設(shè)定為4.0mm，開裂彎片16的前后寬度尺寸設(shè)定為2.5mm。而且，中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.035mm。其它各點與實施例1相同。
比較例8在比較例8中，開裂彎片16的中央側(cè)槽部23以外的槽部20、21及22的各底壁壁厚尺寸分別設(shè)定為0.038mm。其它各點與比較例7相同。
比較例9在比較例9中，與比較例3相同，把左右的槽部22、23分別做成圓弧狀，同時把前后左右的槽部20、21、22及23的各底壁壁厚尺寸全部設(shè)定為0.035mm。另外，與實施例5相同，電池左右的寬度尺寸設(shè)定為30mm，上下高度尺寸設(shè)定為48mm，前后厚度尺寸設(shè)定為4.0mm，開裂彎片16的前后寬度尺寸設(shè)定為2.5mm。其它各點與實施例1相同。
即，實施例1和2，實施例3和4及實施例5和6使其電池尺寸不同，與此對應(yīng)，將比較例1～3與實施例1和2，比較例4～6與實施例3和4，比較例7～9與實施例5和6的電池尺寸分別做得相同。
對于實施例1、實施例2和實施例3、實施例4及實施例5、實施例6，考慮了分別使端側(cè)槽部22以外的槽部20、21及23的各底壁壁厚尺寸T1只差0.003mm，對于開裂彎片16的加工，考慮了使環(huán)形槽19的底壁壁厚尺寸有0.003mm左右的偏差。
本發(fā)明的實施例1～6的電池和比較例1～9的電池分別準備了50個，測定開裂彎片16的工作壓力，同時確認開裂性。在這里，取代將電極體2及電解液容納在各電池殼體1內(nèi)的是在電池殼體1的底壁上開孔，將水從該孔向注入電池內(nèi)，使電池內(nèi)壓(水壓)徐徐上升，測定開裂彎片16的工作壓力并確認開裂性。
即，在上述工作壓力的測定中，將開裂彎片16產(chǎn)生開裂或裂紋并開始露水時的水壓作為工作壓力進行測定。在上述開裂性的確認中，對除底壁加厚了的槽部以外的槽部大體完全開裂時以肉眼觀察確認的個數(shù)進行計數(shù)。表1表示測定結(jié)果。
表1

接下頁表1，接上頁

在上述工作壓力的測定中，如表1所示，相對于實施例1和2的工作壓力為1.64～1.75MPa只變動0.11MPa，比較例1和2的工作壓力為1.70～1.98Mpa則變動了0.28MPa。就上述開裂性的確認而言，相對于實施例1和2中開裂了的電池個數(shù)為48個和50個，大體上全部電池都完全開裂，比較例1和2中開裂了的電池個數(shù)為23個和25個，過半數(shù)的電池產(chǎn)生不完全的開裂。
比較例3的工作壓力為1.70MPa，與比較例1相等。在比較例3中，開裂了的電池個數(shù)為18個，多數(shù)電池產(chǎn)生不完全開裂。這表明，比較例3中，環(huán)形槽19的底壁的開裂可以認為是因為只依賴于電池內(nèi)壓，由于比較例1的工作壓力與比較例3相等，比較例1中環(huán)形槽19的底壁的開裂也只依賴電池內(nèi)壓。
相對于實施例3和4中工作壓力為1.50～1.62MPa只變動0.12MPa，比較例4和5的工作壓力為1.57～1.88MPa變動了0.31MPa。同樣，相對于實施例5和6工作壓力為1.50～1.63MPa只變動了0.13MPa，比較例7和8的工作壓力為1.59～1.90MPa變動了0.31MPa。
對于上述開裂性的確認，相對于實施例3～6中開裂了的電池個數(shù)分別為50個且全部電池完全開裂，比較例4中開裂了的電池個數(shù)為27個，比較例5中開裂了的電池個數(shù)為30個，比較例7中開裂了的電池個數(shù)為26個，比較例8中開裂了的電池個數(shù)為31個，多數(shù)的電池產(chǎn)生了不完全的開裂。
在比較例6中，工作壓力為1.58MPa，與比較例4大致相等，開裂了的電池個數(shù)為22個且多數(shù)電池產(chǎn)生了不完全開裂。在比較例9中，工作壓力為1.60MPa，與比較例7大致相等，開裂了的電池個數(shù)為24個且多數(shù)電池產(chǎn)生了不完全開裂。
這樣，實施例1～6的開裂彎片16表明，環(huán)形槽19的底壁壁厚尺寸因制造誤差即使產(chǎn)生偏差，工作壓力的變化也很小，同時開裂性也很高，因而即使批量生產(chǎn)電池，開裂彎片16也可以穩(wěn)定的動作。進而，實施例1～6的開裂彎片16與比較例1～9相比，工作壓力變低，這樣就能得到可靠的開裂。同時，這些效果，即使改變電池尺寸也能得到。
權(quán)利要求
1.一種密閉方形電池，包含封閉電池殼體的開口上面的左右橫向較長的蓋和配置在上述蓋上、電池內(nèi)壓異常上升時開裂的開裂彎片，其特征在于，上述開裂彎片在上述蓋的外面?zhèn)?，即在靠近上述蓋的左右方向的任意一端具有做成凹狀的環(huán)形槽；上述環(huán)形槽做成由前后左右的槽部構(gòu)成的環(huán)狀；位于上述蓋的左右方向的中央側(cè)的中央側(cè)槽部做成在俯視圖中向上述蓋中央側(cè)突出地彎曲的圓弧狀；上述環(huán)形槽做成位于上述中央側(cè)槽部的相反一側(cè)的端側(cè)槽部在前后方向延伸的直線狀，同時上述端側(cè)槽部的底壁壁厚的尺寸設(shè)定為比其它槽部的底壁厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密閉方形電池，其特征在于，上述開裂彎片在上述蓋的內(nèi)面?zhèn)茸龀砂紶畹陌疾?；上述環(huán)形槽配置在上述凹部的形成范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密閉方形電池，其特征在于，上述環(huán)形槽的前后的上述槽部做成向左右方向平行延伸的直線狀。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種在電池制造中即使各電池的槽的底壁壁厚有偏差，開裂彎片的工作壓力也穩(wěn)定的密閉方形電池。其包含用于封閉電池殼體(1)的開口上面的左右橫向較長的蓋(3)和配置在蓋(3)上、電池內(nèi)壓異常上升時開裂的開裂彎片(16)。開裂彎片(16)在蓋(3)外面?zhèn)取⒓纯拷w(3)的左端部分具有做成凹狀的環(huán)形槽(19)。環(huán)形槽(19)由前后左右的槽部(20、21、22、23)形成左右橫向較長的環(huán)狀，同時端側(cè)槽部(22)的底壁壁厚比其它的槽部(20、21、23)的底壁厚。環(huán)形槽(19)的中央側(cè)槽部(23)做成向蓋(3)中央側(cè)突出地彎曲的圓弧狀。
文檔編號H01M2/12GK1776936SQ200510123520
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者松本佳巳, 渡邊修, 杣友良樹 申請人:日立麥克賽爾株式會社